Разделы основной части расчетно-пояснительной записки

8.5.1 Характеристика производства и потребителей электроэнергии

В данном разделе после тщательного изучения текстовой части задания и плана цеха обобщаются сведения о потребителях электроэнергии, дается их энергетическая характеристика и место в технологическом процессе. Указывается категории надежности электроснабжения. Дается полный перечень электрооборудования с указанием места на плане и величины активной мощности электроприемника.

Пример:

Сварочный участок предназначен для подготовительных работ с изделиями. Он является частью крупного механического цеха завода тяжелого машиностроения.

На сварочном участке предусмотрены работы различного назначения: ручная электродуговая сварка и наплавка, полуавтоматическая и автоматическая импульсная наплавка под слоем флюса.

Он оборудован электроустановками: термическими сварочными, вентиляционными, а также металлообрабатывающими станками.

Участок имеет механическое, термическое отделение, сварочные посты, отделение импульсной наплавки, где размещено основное оборудование.

Электроприемники, обеспечивающие жизнедеятельность (вентиляция и кондиционирование) относятся к 2 категории надежности электроснабжения, а остальные – к 3. Количество рабочих смен – 2.

Таблица 1 – Перечень электрооборудования сварочного участка цеха

№ на плане	Наименование электрооборудования	Р_эп, кВт	Примечание
1, 4	Сварочные преобразователи
	Сварочный полуавтомат
3, 9, 13, 16, 41	Вентиляционные установки
5…7	Сварочные выпрямители	8, 8
8, 1	Токарные станки импульсной наплавки	15, 1
11, 12, 14, 15	Сварочные агрегаты	6, 5
17, 21, 44, 46	Кондиционеры
18..20	Электропечи сопротивления
22...26, 28	Слиткообдирочные станки	4, 5
27, 35, 37…39	Сверлильные станки	1, 8
	Кран-балка		ПВ=60%
30, 34	Конвейеры ленточные	4, 5
31...33, 36	Обдирочно-шлифовальные станки
	Сварочный стенд	11, 2
42, 43	Сварочные трансформаторы	28 кВ-А	ПВ=4%
	Электроталь	2, 5	ПВ=25%

8.5.2 Расчет электрических нагрузок цеха

Расчет производится методом упорядоченных диаграмм. Этот метод сводится к расчету максимальных расчетных нагрузок электроприемников.

(1)

где К_с – коэффициент спроса электроприемников, определяется по таблице 1. Методических указаний; Р_ЭП – активная мощность электроприемника.

(2)

где Р_р – средняя активная мощность; tg φ – коэффициент реактивной мощности.

(3)

где Р_р – средняя активная мощность; Q_р – средняя реактивная мощность.

(4)

где S_i – полная мощность i-го электроприемника; m – масштаб нагрузки. (принимается равным 1). Для электроприемников, работающих в режимах, отличающихся от длительного производим приведение мощностей 3-фазных электроприемников к длительному режиму по формулам:

Р_н = Р_п — для электроприемников ДР; (5)

— для электроприемников ПKP; (6)

— для сварочных трансформаторов ПКР; (7)

— для трансформаторов ДР, (8)

где Р_н, Р_п — приведенная и паспортная активная мощность, кВт; S_п — полная паспортная мощность, кВ-А; ПВ — продолжительность включения, отн. ед.

Указанные четыре параметра рассчитываются для всех электроприемников.

Таблица 2 – Рекомендуемые значения коэффициентов механизмов и аппаратов

Наименование механизмов и аппаратов	К_и	К_с	cosφ	tgφ
Металлорежущие станки мелкосерийного производства с нормальным режимом работы (токарные, фрезерные, сверлильные, точильные, карусельные и т.п.)	0, 14	0, 16	0, 5	1, 73
Металлорежущие станки крупносерийного производства с нормальным режимом работы (те же)	0, 16	0, 2	0, 6	1, 33
Металлорежущие станки с тяжелым режимом работы (штамповочные прессы, автоматы, револьверные, обдирочные, зубофрезерные, а также крупные токарные, строгальные, фрезерные, карусельные, расточные)	0, 17	0, 25	0, 65	1, 17
Переносной электроинструмент	0, 06	0, 1	0, 65	1, 17
Вентиляторы, сантехническая вентиляция	0, 6	0, 7	0, 8	0, 75
Насосы, компрессоры, дизельгенераторы	0, 7	0, 8	0, 8	0, 75
Краны, тельферы	0, 1	0, 2	0, 5	1, 73
Сварочные трансформаторы	0, 25	0, 35	0, 35	2, 67
Сварочные машины (стыковые и точечные)	0, 2	0, 6	0, 6	1, 33
Печи сопротивления, сушильные шкафы, нагревательные приборы	0, 75	0, 8	0, 95	0, 33

Результаты расчетов сводятся в таблицу:

Пример:

Таблица 3 – Сводная ведомость нагрузок

№ п/п	Наименование электрооборудования	Кол.	Р_у, кВт	К_И	ПВ, %	К_С	cosφ	Р_р, кВт	Q_р, кВАР	S_Р, кВА	∑ S_p, кВА	r

	Сварочные преобразователи			0, 3		0, 35	0, 6	4, 2	5, 5	6, 9	13, 8	1, 4
	Сварочный полуавтомат			0, 35		0, 5	0, 5		25, 9	29, 9	29, 9
	Вентиляционные установки			0, 65		0, 7	0, 8	4, 12	3, 15	5, 2	31, 2	1, 2
	Сварочные выпрямители		8, 8	0, 25		0, 35	0, 35	3, 08		8, 57	25, 71	1, 6
	Токарные станки импульсной наплавки		15, 1	0, 14		0, 16	0, 5	2, 4	4, 15	4, 79	9, 58	1, 5
	Сварочные агрегаты		6, 5	0, 25		0, 35	0, 35	2, 27	5, 9	6, 32		1, 4
	Кондиционеры			0, 7		0, 9	0, 8	14, 4	10, 8			2, 9
	Электропечи сопротивления			0, 7		0, 8	0, 95	38, 4	12, 67	40, 4	121, 29	3, 6
	Слиткообдирочные станки		4, 5	0, 14		0, 16	0, 5	0, 72	1, 24	1, 43	8, 58	0, 6
	Сверлильные станки		1, 8	0, 14		0, 16	0, 5	0, 28	0, 48	0, 54	2, 7	0, 4
	Кран-балка			0, 1		0, 2	0, 5	1, 8	3, 1	3, 5	3, 5
	Конвейеры ленточные		4, 5	0, 55		0, 65	0, 75	2, 92	2, 56	3, 88	7, 76	1, 1
	Обдирно-шлифовальные станки			0, 14		0, 16	0, 5	0, 8	1, 38	1, 59	6, 36	0, 7
	Сварочный стенд		11, 2	0, 25		0, 35	0, 7	3, 92	3, 99	5, 59	5, 59	1, 3
	Сварочные трансформаторы		28 кВА	0, 25		0, 35	0, 35	0, 68	2, 01	2, 1	4, 2	0, 8
	Электротраль		2, 5	0, 05		0, 1	0, 5	0, 125	0, 21	0, 24	0, 24	0, 2
											S_ц=367, 69

8.5.3 Выбор числа и мощности питающих трансформаторов

Исходя из понятия категории ЭСН-1, составляется схема ЭСН с учетом распределения нагрузки, принимается решение о количестве трансформаторов.

Определяем мощность трансформаторов:

(9)

где S_Ц – полная мощность цеха.

Определяем потери в трансформаторе:

	(10)
	(11)
	(12)

C учетом расчетов выбираем тип и мощности трансформаторов. По таблицам 3 данных методических указаний находим данные выбранных трансформаторов и составляем таблицу технических данных выбранных трансформаторов:

Таблица 4 - Трансформаторы ТМЭГ, ТМБГ, ТМФ и ТМГ

Трансформаторы ТМЭГ, ТМБГ

Технические характеристики

Номинальная мощность, кВА

Номинальное напряжение, кВ

Потери, Вт

Ток холостого хода, %

Напряжение короткого замыкания, %

Схема и группа объединения обмоток

высшее

холостого хода

короткого замыкания

ТМЭ-40/6

3; 3, 15; 6; 6, 3

230В, 400В

2, 6

4, 5

Y/Yн-0

ТМЭ-63/6

2, 4

ТМЭГ-100/6

6; 6, 3

1, 4

ТМЭГ-160/6

1, 5

ТМЭГ-250/6

1, 9

ТМБГ-250/6

Габаритно-весовые характеристики

Номинальная мощность, кВА

Масса, кг

Длина, мм

Ширина, мм

Высота, мм

масла

полная

ТМЭ-40/6

ТМЭ-63/6

ТМЭГ-100/6

ТМЭГ-160/6

ТМЭГ-250/6

ТМБГ-250/6

Трансформаторы силовые масляные типа ТМФ

Технические характеристики

Номинальная мощность, кВА

Номинальное напряжение, кВ

Потери, кВт

Ток холостого хода, %

Напряжение короткого замыкания, %

Схема и группа объединения обмоток

высшее

холостого хода

короткого замыкания

6; 10

0, 4

0, 61

3, 8

1, 9

4, 5

У/Ун-0

0, 9

5, 5

Габаритно-весовые характеристики

Номинальная мощность, кВА

Масса, кг

Длина, мм

Ширина, мм

Высота, мм

масла

полная

до крышки

250/6; 10

400/6; 10

Трансформаторы силовые масляные типа ТМГ

Технические характеристики

Номинальная мощность, кВА

Номинальное напряжение, кВ

Потери, Вт

Шум, дБА

Напряжение короткого замыкания, %

Схема и группа объединения обмоток

холостого хода

короткого замыкания

6; 10

4, 5

Y/Yн-0

Y/Yн-0 Д/Yн-11

5, 5

Габаритно-весовые характеристики

Номинальная мощность, кВА

Масса, кг

Длина, мм

Ширина, мм

Высота, мм

масла

полная

8.5.4 Расчет и выбор компенсирующих устройств

Расчетную реактивную мощность компенсирующих устройств можно определить из соотношения:

(13)

где Qk.p. – расчетная мощность компенсирующего устройства, кВАр; α – коэффициент, учитывающий повышение cosφ естественным способом, принимается α =0, 9; tgφ и tgφ к - коэффициенты реактивной мощности до и после компенсации соответственно.

Компенсацию мощности производим до cosφ =0.92.

Для перевода значений тригонометрических функций используем таблицу 5 данного УМП.

Таблица 5 – Таблица перевода тригонометрических функций

φ	tgφ	cosφ	φ	tgφ	cosφ	φ	tgφ	cosφ
15°	0, 2679	0, 9659	32°			49°
16°			33°			50°	1, 1918	0, 6428
17°			34°			51°
18°			35°	0, 7002	0, 8192	52°
19°		0, 9455	36°			53°
20°	0, 3640		37°			54°		0, 5878
21°			38°			55°	1, 4281
22°			39°			56°
23°			40°	0, 8391	0, 7660	57°
24°			41°			58°
25°	0, 4663	0, 9063	42°			59°
26°			43°			60°	1, 732	0, 5000
27°			44°			61°	1, 804
28°			45°	1, 0000	0, 7071	62°	1, 881
29°			46°			63°	1, 963
30°	0, 5774	0, 8660	47°			64°	2, 050
31°			48°			65°	2, 145	0, 4226

Алгоритм расчета мощности компенсирующих устройств следующий:

1. Задаемся коэффициентом мощности после компенсации cosφ _к и по таблице 5 Пособия переводим его значение в

2. Определяем реактивные мощности компенсирующих устройств электроприемников.

(14)

3. Определяются точки установки компенсирующих устройств и суммарная реактивная мощность подключаемых к ним электроприемников.

4. Выбираются типы и мощности компенсирующих устройств из таблицы 6 Пособия.

Таблица 6 – Основные технические параметры устройств УКНН

Обозначение	Номинальное напряжение, кВ	Полная мощность при номинальном напряжении, кВАр	Минимальная ступеиь регулирования, кВАр	Число ступеней
Эффективное	Физическое
УКНН-0.4-50-12.5
УКНН-0.4-62.5-12.5		62.5
VKHH-0.4-75-12.5
УКНН-0.4-87.5-12.5	0.4	87.5	12.5
УКНН-0.4-100-12.5
УКНН-0.4-112.5-12.5		112.5
УКНН-0.4-125-12.5
УКНН-0.4-150-25
УКНН-0.4-175-25
VKHH-0.4-200-25
УКНН-0.4-225-25
УКНН-0.4-250-25	0.4
УКНН-0.4-275-25
УКНН-0.4-300-25
УКНН-0.4-350-25
УКНН-0.4-400-25

8.5.5. Определение центра нагрузок цеха

Наносим на план цеха координатные оси. Наносим на оси масштаб.
Определяем координаты электроприемников цеха в соответствии с планом, представленном в задании.
Определяем координаты центра электрических нагрузок цеха (ЦЭН) по формулам:

(14)

где: - мощность i – того электроприемника; ; - координаты i – того электроприемника

8.5.6 Расчет линий электроснабжения

1. Всю схему электроснабжения цеха делим на участки, питаемые от отдельных РУ.

2. Составляем для каждого участка схему замещения, например, рис.2.

Рисунок 2 – Схема замещения

3. Определяем значения моментов на участках схемы,

, (15)

где: М – момент участка, кВт·м; Р_р – расчетная мощность электроприемника, кВт; l - длина кабеля от РУ до электроприемника

4. Результаты сводим в таблицу.

Например:

Таблица 7 – Сводная таблица моментов нагрузок

Участок	Длина, м	Рр, кВт	М, кВт*м	Участок	Длина, м	Рр, кВт	М, кВт*м
ш-о		14, 4	345, 6	к-ж		38, 4	38, 4
р-п		0, 68	5, 44	л-ж		38, 4
с-п		0, 68	3, 4	м-ж		14, 4	230, 4
т-п		4, 12	8, 24	н-ж		1, 8	5, 4
у-п		3, 92	27, 44	ж-б		145, 8	583, 2
х-п		14, 4	129, 6	в-д		4, 2	33, 6
ф-п		0, 125		г-д
п-о		23, 925	71, 7	е-д		4, 12	8, 24
б-о		38, 325	613, 2	д-б		23, 32	46, 64
з-ж		14, 4	100, 8	а-б		207, 445	622, 335
и-ж		38, 4

5. Вычисляем приведенные моменты нагрузок на участках, где сеть разветвляется,

Например: участки п-о, б-о, б-ж, д-б, а-б. на рис.2.

Например, для участка п-о:

(16)

(17)

где:

(18)

Аналогично для других участков, где сеть разветвляется.

6. Вычисляем расчетное сечение провода для участка, где сеть разветвляется,

(19)

Где: с =77 –коэффициент; ∆ U_д%=2, 5 – потеря напряжения

Например для участка а – б:

7. По таблице №8 выбираем ближайшее большее стандартное сечение медного провода, проложенного открыто:

8. Находим расчетный ток на участке а-б:

9. По таблице №7 выбираем значение тока для сечения 25 мм² медного провода, проложенного открыто:

10. Вывод: так как , то берем сечение которое удовлетворяет требованиям по условиям нагрева провода в нормальном режиме припрокладке открыто .

11. Для неразветвляющегося участка находим расчетное сечение провода по формуле (например, для участка Г - Д):

По таблице №8 выбираем ближайшее большее стандартное сечение медного провода, проложенного открыто:

12. Расчетный ток на участке г-д:

По таблице №8 выбираем значение тока для сечения 2, 5 мм²медного провода, проложенного открыто:

13. Вывод: так как , то выбранное сечение удовлетворяет требованиям по условиям нагрева провода в нормальном режиме.

14. Расчет проводим для всех участков схемы.

15. Составляем схему замещения для второго РУ, например:

Рисунок 3 – Схема замещения

16. Определяем значения моментов на участках схемы, результаты сведем в таблицу

17. Проводим вычисления сечений провода и проверку его по току для всех участков второй схемы замещения.

Сечение токо- проводящей жилы, мм²

Открыто

Провода (кабели) и шнуры с резиновой и ПВХ изоляцией с медными/алюминиевыми жилами, проложенные в одной трубе

Провода с резиновой изоляцией в металлических защитных оболочках и кабели с резиновой или пластмассовой изоляцией в свинцовой, ПВХ, найритовой или резиновой оболочке, бронированные или небронированные

Диаметр токо- проводящей жилы, мм

2 одножил.

3 одножил.

4 одножил.

1 двужил.

1 трехжил.

одножил. в воздухе

двужильные

трехжильные

в воздухе

в земле

в воздухе

в земле

0, 5

11/-

0, 8

0, 75

15/-

17/-

16/-

15/-

14/-

15/-

14/-

1, 15

1, 2

20/-

18/-

16/-

15/-

16/-

14, 5/-

1, 25

1, 5

23/-

19/-

17/-

16/-

18/-

15/-

23/-

19/-

33/-

19/-

27/-

1, 4

26/21

24/19

22/18

20/15

23/17

19/14

1, 6

2, 5

30/24

27/20

25/19

21/16

30/23

27/21

44/34

25/19

38/29

1, 8

34/27

32/24

28/22

26/21

28/22

24/18

41/32

38/28

35/28

30/23

32/25

27/21

41/31

38/29

55/42

35/27

49/38

2, 3

46/36

42/32

39/30

34/27

37/28

31/24

2, 55

50/39

46/36

42/32

40/30

40/31

34/26

50/38

70/55

42/32

60/46

2, 8

62/46

54/43

51/40

46/37

48/38

42/32

3, 2

80/60

70/50

60/47

50/39

55/42

50/38

80/60

70/55

105/80

55/42

90/70

3, 6

100/75

85/60

80/60

75/55

80/60

70/55

100/75

90/70

135/105

75/60

115/90

4, 6

140/105

115/85

100/80

90/70

100/75

85/65

140/75

115/90

175/135

95/75

150/115

5, 7

170/130

135/100

125/95

115/85

125/95

100/75

170/130

140/105

210/160

120/90

180/140

6, 75

215/165

185/140

170/130

150/120

160/125

135/105

215/165

175/135

265/205

145/110

225/175

8, 1

270/210

225/175

210/165

185/140

195/150

175/135

270/210

215/165

320/245

180/140

275/210

9, 5

330/255

275/215

255/200

225/175

245/190

215/165

325/250

260/200

385/295

220/170

330/255

11, 1

385/295

315/245

290/220

260/200

295/230

250/190

385/295

300/230

445/340

260/200

385/295

12, 5

440/340

360/275

330/255

440/340

350/270

505/390

305/235

435/335

510/390

405/310

570/440

350/270

500/385

15, 5

Таблица 8 – Допустимые длительные токи проводов и кабелей

8.5.7 Расчет токов короткого замыкания

Определим токи однофазного, двухфазного и трехфазного короткого замыкания для двух точек К1 и К2.
Составляем схемы замещения для точки К1, например:

Рисунок 4 – Схема замещения точки КЗ 1

3. Определим полное сопротивление линии:

(20)

(21)

(22)

Где γ – удельная проводимость материала, для меди γ =50 м/(Ом·мм²); S – сечение проводника, мм².

4. Записываем значение сопротивления трансформатора:

, , ,

5. Определим значение трехфазного тока КЗ:

(23)

Где U – напряжение в точке КЗ, В; Z_k - полное сопротивление до точки КЗ.

6. Ударный коэффициент равен

7. Ударный ток КЗ равен:

(24)

8. Действующее значение ударного тока равно:

(25)

Где q - коэффициент действующего значения ударного тока.

(26)

9. Двухфазный ток КЗ:

10. Однофазный ток КЗ равен:

Где Z_П – полное сопротивление петли «фаза-нуль» до точки КЗ.

Аналогично проводим вычисления для точки К2:

Рисунок 4 – Схема замещения точки КЗ 1

Результаты расчетов сведены в таблицу, например:

Сводная ведомость токов КЗ по точкам.

⇐ Предыдущая 12